ch22第5章-技术细节-移动IP技术-教学课件.ppt
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1、第5章 技术细节 代理搜索通过这个过程,移动节点可以判定它的当前位置,并得到一个转交地址。注册通过这个过程,移动节点向外部代理请求服务,并通知家乡代理它的转交地址。包传送当移动节点连接在外地链路上时,对它发出的或发往它的数据包进行路由的特殊机制。5.2 代理搜索Agent Discovery 判定它当前连在家乡链路上还是外地链路上。检测它是否切换了链路。当连在外地链路上时,得到一个转交地址。5.2.1 代理搜索包括的消息 代理(家乡的、外地的)利用代理广播消息(Agent Advertisement)向移动节点宣布它们的功能。移动节点可以判定该链路上是否有代理存在。移动节点没有耐心等待下一个周
2、期发送的代理广播消息时,它可以发送代理请求消息(Agent Solicitation)。ICMP messages 0 Echo reply 8 Echo request13/14 Time-stamp request /reply17/18 Address mask request/reply9 Router advertisement message 16 移动代理广播扩展 MIPv4:rfc3344Mobility Agent Advertisement Extension19 前缀长度扩展Prefix-Lengths Extension10 Router solicitation me
3、ssage 源站抑制Type Message 3 Destination unreachable 4 Source quench11 Time exceeded12 Parameter problem 5 Redirect图5-1 代理请求消息ICMPIP包的生存时间域必须置成 1。rfc1256 ICMP Router Discovery Messages图5-2 代理广播消息生存时间域(Lifetime)(与移动代理广播扩展中的注册生存时间Registration Lifetime域无关)表明代理发送广播的频率,这个值主要用来作“移动检测”。由外地代理发出的广播F比特置为1,同样,由家乡代
4、理发出的广播H比特也置为1。前缀长度被移动节点用来作“移动检测”。5.2.2 移动节点如何判定自己的移动1.用生存时间域作移动检测 利用代理广播消息中ICMP路由器广播部分的生存时间域,这个域告诉移动节点,每过多长时间它就可以从同一个代理那里收到一个广播 如果没有收到任何广播,它就发出一个代理请求消息去询问。2.用网络前缀作移动检测 移动节点通过比较两个广播消息的网络前缀就可以判定它们是否来自同一条链路 对于每一个路由器地址项,网络前缀(i)由路由器地址(i)的左边前缀长度(i)个比特决定 如果发现它已移动到新链路上了,就应向在新链路上的外地代理进行注册5.2.3 移动节点收不到任何广播消息时
5、怎么办1.设法在家乡链路上通信 如可以向它在家乡链路上用的缺省路由器发送ICMP Echo Request消息,如果这台缺省路由器给出了应答,那么移动节点很可能正连在它的家乡链路上,这样就可以继续通信了2.在外地链路上用DHCP和手工配置 如果缺省路由器没有应答,那么移动节点可以认为它正连在一条外地链路上3.无需广播消息的移动检测(传输层)(假定可以得到一个配置转交地址)TCP进程监测 在它已打开的TCP连接上检查最近有没有转发进行。如没有,则移动过了 检查链路上的所有包 这些包中没有一个网络前缀与它的转交地址的网络前缀一样4.可以利用数据链路层来判定它的当前位置,从而通过DHCP或手工配置得
6、到一个转交地址。5.2.4 总结 代理搜索,即移动节点判断它是连在家乡链路还是外地链路上以及找到所在链路上的代理的过程。移动节点接收由家乡代理和外地代理周期发送的代理广播消息,它也可以通过发送代理请求得到广播消息。由于密钥管理上的困难,这两个消息无需认证。移动检测两种机制 用生存时间域,移动节点可以在任何情况下采用这种方法。利用网络前缀,这要求代理在它们的代理广播消息中加入前缀长度扩展部分。转交地址获得:移动节点只需从链路上的外地代理发送的代理广播消息中读出转交地址就可以了 如果移动节点连接的链路上没有发送广播消息,它可以利用传输层和数据链路层来判定它的当前位置,从而通过DHCP或手工配置得到
7、一个转交地址。5.3 注册 当移动节点发现它的网络接入点从一条链路切换到另一条链路上时,它就要进行注册。另外,由于这些注册也有一定的生存时间(注册生存时间Registration Lifetime域),所以在并没有移动位置时,移动节点也要在现有注册过期时进行注册。移动IP的注册过程1)移动节点可以通过注册得到外地链路上的外地代理的路由服务(认证)。2)移动节点可以通知家乡代理它的转交地址。3)可以使一个要过期的注册重新生效。4)移动节点在回到家乡链路上时要进行注销(Binding Revocation,RFC 5846)注册的另一些功能:1)同时注册多个转交地址,家乡代理将送往移动节点家乡地址
8、的数据包通过隧道送往每个转交地址(5.3.6节)。2)可以在注销一个转交地址的同时保留其他转交地址。3)在先前不知道它的家乡代理的情况下,移动节点可以通过注册动态地得到一个可能的家乡代理的地址(5.3.3节)。“绑定”-Binding 家乡代理必然有一张移动节点家乡地址和转交地址的对应表,这张表中的一个表项就称为绑定表项(Binding Entry)注册过程的主要目的就是产生、修改或删除家乡代理中移动节点的绑定表项注册消息 移动IP注册包括两种消息的交互:注册请求(Registration Request)注册应答(Registration Reply)图5-3 用UDP传送注册消息注册的种类
9、图5-4 移动节点用外地代理转交地址注册在一条外地链路上图5-5 移动节点用配置转交地址注册在一条外地链路上(可能在外地链路上没有外地代理)图5-6 移动节点在回到家乡链路后进行注销注册消息格式Mobile-Home Authentication Extension移动-外地认证扩展外地-家乡认证扩展B、D、M、G和V比特主要与选路有关生存时间为零表示移动节点希望注销一个转交地址图图5-7 注册请求消息注册请求消息图图5-8 注册应答消息(定长部分)注册应答消息(定长部分)Code域给出了拒绝的原因移动节点何时注册 当移动节点发现自己从一条链路切换到了另一条链路上时就开始注册过程。有时即使没有
10、链路的切换,它也进行注册 当移动节点发现它所连接的外地代理进行了重起时(这可从外地代理广播消息中的序列号得知);当目前的注册就要过期时,移动节点也应重新注册。移动节点如何发送注册请求消息移动节点根据它代理搜索过程中得到的信息,选择一种注册种类,并组装它的注册请求消息B比特比特与广播有关(5.4.7节)D比特比特=1,自己解封装自己解封装M比特和G比特要求家乡代理在隧道中采用最小封装(Minimal Encapsulation)RFC2004 或通用路由封装(Generic Routing Encapsulation)RFC1701,而不是RFC 2003中的IP封装封装(IP in IP En
11、capsulation)。移动节点和外地代理在外地链路上能支持 RFC11 4 4 中定义的 Van Jacobson 报头压(Header Compression)时,就将V比特置为1。(5.4.8节)帧头IP头UDP头 如何确定在当前链路上发送注册消息时采用的数据链路层的目的地址?移动节点不能在外地链路上发送包含它的家乡地址的ARP帧。移动节点应记录下外地代理发送的代理广播消息中的数据链路层源地址,从而得到外地代理的数据链路层地址,移动节点可将这个地址作为承载注册消息的数据链路层帧的数据链路层目的地址。移动节点得到外地链路上的缺省路由器IP地址的方法 这台缺省路由器是注册消息经过的第一跳,
12、也是所有由移动节点发出的数据包经过的第一跳 移动节点可以通过ARP得到缺省路由器的数据链路层地址,只要在ARP请求消息中包含的是它的转交地址而不是家乡地址。移动节点如何发送注册请求消息外地代理如何处理注册请求外地代理接收到注册请求后,要对它进行一系列的有效性检查1)移动节点在注册请求消息中包含了移动外地认证扩展部分,而其中的认证算法域(Authenticator)却是无效的,即移动节点在这个外地代理上的认证没有成功。2)移动节点请求的生存时间(Lifetime)超过了移动代理所允许的最大值。3)外地代理不支持移动节点所请求的隧道类型。4)外地代理没有足够的资源来支持更多的移动节点。注册应答的C
13、ode域给出了拒绝的原因。有效,则将该消息中继(Relay)到移动节点的家乡代理那里外地代理将包含注册请求消息的数据包的IP报头和UDP头完全剥去,再加上新的再加上新的报头后报头后才送给家乡代理在中继注册请求消息前,外地代理要记录源数据链路层地址、源IP地址、源UDP端口号、家乡代理地址、标识域和请求的生存时间,为注册应答和路由数据包用。5.3.7“R”比特的处理移动代理广播扩展(Mobility Agent Advertisement Extension)的“注册要求”比特,即R比特,为外地代理提供了一种机制,通知移动节点必须向它进行注册,即使移动节点采用的是配置转交地址,否则外地代理将拒绝
14、为该节点路由数据包。外地代理是一台外地链路上的路由器有时它同时为移动节点提供路由和拆封功能(当移动节点采用外地代理转交地址时)有时它只向移动节点提供路由功能(当移动节点采用配置转交地址时)图5-4 移动节点用外地代理转交地址注册在一条外地链路上图5-5 移动节点用配置转交地址注册在一条外地链路上(可能在外地链路上没有外地代理)家乡代理如何处理注册请求 做一系列和外地代理相似的有效性检查 如果注册请求是有效的,将如表5-2中所示,对移动节点的绑定表项进行更新 家乡代理根据请求开始通过隧道向移动节点的转交地址传送数据包,或者应移动节点的要求关闭所有隧道 另外,家乡代理还将发送免费ARP或代理ARP
15、消息 最后,家乡代理向移动节点发送注册应答,告知注册成功表5-2 家乡代理对绑定的更新多重绑定5.3.6多重绑定(Simultaneous bindings)用途:克服乒乓效应,减少注册次数 双播机制实现快速切换 多接口实现多连接,多家乡,异构切换 方法:移动节点将注册请求消息中的S比特置1,通知家乡代理它希望对一个特定的转交地址进行绑定,而保持当前别的绑定不变 如果移动节点在两个蜂窝之间来回切换,它就可以同时注册这两条链路上的转交地址,这样无论移动节点当前接收的是哪一个发射器的信号,它都可以接收通过隧道传过来的数据包图5-11 处于两个蜂窝边界上的移动节点外地代理如何处理注册应答 外地代理接
16、收到注册应答后,将对消息进行一系列的有效性检查。发现应答是无效的,将产生一个包含适当的Code域的注册应答给移动节点。有效,则外地代理就更新它对来访的移动节点的列表,并采用从原始注册请求消息中记录的一些域的值,将应答消息中继给移动节点。外地代理对通过隧道发往移动节点的包进行拆封,并对移动节点发过来的包实行缺省路由器的功能。移动节点如何处理注册应答 在接收到注册应答后,移动节点就开始进行自己的有效性检查 如果这条应答消息是有效的,那么移动节点就检查Code域,看看这次注册是被家乡代理(和外地代理)接受还是被拒绝了。常见的拒绝原因有:过长的生存时间(大于外地代理所允许的最大长度)和无效的标识域(这
17、时家乡代理可能期望的是另一个值)-重新尝试一次注册。如果Code域表示注册请求已被接受,那么移动节点就可以调整它的路由表,以适应当前链路,然后就可以开始通信或继续先前的通信了。5.3.3移动节点如何得到家乡代理的地址没有配置家乡代理地址的移动节点也可以通过移动IP注册协议动态地得到家乡代理的地址Mobile IPv4 Dynamic Home Agent(HA)Assignment-rfc4433 This document proposes a messaging mechanism for dynamic home agent assignment and HA redirection.T
18、he goal is to provide a mechanism to assign an optimal HA for a Mobile IP session while allowing any suitable method for HA selection.The mobile node MUST use the Network Access Identifier(NAI)extension for IPv4 2 when requesting a dynamically assigned HA.2 Calhoun,P.and C.Perkins,Mobile IP Network
19、Access Identifier Extension for IPv4,RFC 2794,March 2000.5.3.4 节点如何知道注册消息的真正发送者 移动节点为每次注册请求选择一个唯一的值写入标识域(Identification)第一个目的是使移动节点可以将注册应答和相应的注册请求对应起来,使移动节点可以判断一大堆注册请求中的哪一个被接受了或被拒绝了。第二个目的是防止有人将移动节点的一个注册请求消息存下来,之后又送回一个注册应答。所有的数据包送到“坏家伙”那里。标识域的唯一性以及移动-家乡认证扩展(Mobile-Home Authentication Extension)一起阻止这种
20、事情(称为拒绝服务攻击)的发生。拒绝服务攻击 为对付这种攻击,移动IP要求对移动节点和家乡代理之间的注册消息进行认证。认证是一个发送节点向接收节点提供身份证明的过程,常采用一个只有发送者和接收者知道的秘密值来实现。这种认证不可能通过检查网上的数据包进行攻击。移动 IP在注册请求消息中采用了标识域,以防止这种重发攻击的发生。移动节点和外地代理以及外地代理和家乡代理之间的认证 移动-外地认证扩展。外部-家乡认证扩展。由发送数据包的节点直接将包通过隧道(非移动-家乡隧道)送往转交地址,而不是先路由到家乡链路上,这显然效率要高得多。之所以不采用这种优化的路由技术,主要是对付拒绝服务攻击。5.4 数据包
21、的选路 根据移动节点的当前位置进行数据包选路的技术 移动节点连接在家乡链路上时 移动节点连接在外地链路上时 移动节点采用代理转交地址 采用的是配置转交地址5.4.1 移动节点在家乡链路上时包的选路 向位于家乡链路上的移动节点传送数据包所用的路由技术与向普通IP主机或路由器传送数据包的技术一模一样。对于连接在家乡链路上的移动节点发出的数据包,移动节点用它的路由表为它产生的数据包选择一个合适的下一跳 当移动节点连接在家乡链路上时,路由表项的生成也无需专门的规则5.4.2 移动节点在外地链路上时包的选路1)在家乡链路上的路由器可能是家乡代理,广播对移动节点家乡地址的网络前缀的可达性。2)因此,目的地
22、为移动节点家乡地址的数据包被送往家乡链路,其实是送往移动节点的家乡代理。3)家乡代理截获这些送往移动节点的数据包。假设移动节点已经注册了一个或多个转交地址,家乡代理就通过隧道向每一个转交地址发送一个数据包的拷贝。4)在每一个转交地址(可能是外地代理的地址也可能是移动节点本身配置的地址)上,原始数据包从隧道中取出拆封后送往移动节点。家乡代理如何截获数据包 广播对移动节点家乡地址的可达性,一般只适用于家乡代理是多端口路由器时的情况 代理ARP 家乡链路利用ARP作地址解析(如以太网),那么对端主机将广播一个ARP请求消息以得到移动节点的数据链路层地址。家乡代理它肯定在家乡链路上有一个端口发送一个A
23、RP应答,用家乡代理的数据链路层地址对移动节点的IP家乡地址作应答 免费ARP 当移动节点在一条外地链路上注册,并且家乡代理还没有移动节点的绑定时,家乡代理必须为该移动节点发送一些免费ARP,用家乡代理的数据链路层地址来对应移动节点的IP地址,以更新别的节点的ARP缓存。当移动节点回到家乡链路时,发送一条免费ARP消息,用移动节点的数据链路层地址对应它的IP家乡地址,重新对别的节点上的ARP缓存进行更新通过虚拟端口进行路由表的合成 IP路由表至少有四个域:目的地址(Target)、前缀长度(Prefix-Length)、下一跳地址(Next Hop)以及端口(Interface)端口包含了一个
24、指针,指向一组被称为设备驱动的软件 端口常被说成是一个“物理端口”,因为设备驱动将激起某个硬件在某些物理媒介上发送比特流 将隧道合成进路由表的技巧是定义一个虚拟端口。虚拟端口是一组软件,它并不向物理媒介发送比特。虚拟端口将根据具体情况进行隧道封装或拆封。采用指向虚拟端口的特定主机路由,是一种将移动采用指向虚拟端口的特定主机路由,是一种将移动IP所需所需的特殊处理与家乡代理现有的的特殊处理与家乡代理现有的IP路由表合成在一起的很好路由表合成在一起的很好的方法的方法图5-14 通过家乡代理上的虚拟端口进行封装表5-3 家乡代理的路由表移动节点家乡地址(7.7.7.1)通信对端新包的源地址为家乡代理
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